JP2011008005A - Light diffusion plate and backlight device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光拡散性の高い拡散板とそれを用いたバックライト装置に関する。 The present invention relates to a diffusion plate having high light diffusibility and a backlight device using the same.
近年、ノート型パソコン、携帯電話機、PDAなどのさまざまな機器において、消費電力が少ないこと、小型化や薄型化が可能であること、などの理由から発光ダイオード(以降、LEDと言う)を用いた照明が普及してきている。
なかでも、液晶表示パネルを用いた表示機器のバックライト装置においては、さまざまな構造の下で広く用いられてきている。
In recent years, light-emitting diodes (hereinafter referred to as LEDs) have been used in various devices such as notebook computers, mobile phones, and PDAs because of their low power consumption and the ability to reduce size and thickness. Lighting has become widespread.
Especially, the backlight apparatus of the display apparatus using a liquid crystal display panel has been widely used under various structures.
図6に示すバックライト構造は、下記の特許文献1に示された直下型バックライトユニットを示したものである。なお、図6は説明しやすいようにその主旨を逸脱しないように書き直ししたバックライト構造の側面図を示したものである。
図6において、上から順に、130は液晶表示パネルである。この液晶表示パネル130は、内面に画素形成用の電極を有するガラスからなる第1の基板131と第2の基板132との間に液晶層が挟持され、その外面に第1の偏光板136と第2の偏光板137を設けた構成からなる。
The backlight structure shown in FIG. 6 shows the direct type backlight unit shown in Patent Document 1 below. FIG. 6 is a side view of the backlight structure rewritten so as not to depart from the gist thereof for easy explanation.
In FIG. 6,
液晶表示パネル130の背面側には光学補償シート積層体120が配設されている。この光学補償シート積層体120は、第1の拡散シート121、第1のプリズムシート122、第2のプリズムシート123、第2の拡散シート124の順で積層されたものからなる。
光学補償シート積層体120の背面側には第1の空気層141を挟んで導光板111が配設され、この導光板111の下面には複数個の円盤状の光拡散板112が接着剤を介して設けられている。
An optical
A
また、導光板111の背面には、第2の空気層142を挟んでR(赤色)、G(緑色)、B(青色)なるLED103が複数配設されている。このR、G、BなるLED103はLEDアレイ102に設けられており、LEDアレイ102は反射板101上に接着によって保持されている。
A plurality of
導光板111に設けられた円盤状の光拡散板112はLED103の真上に設けられており、LED103の光を第2の空気層142内に反射、散乱させる働きもなしている。つまり、LED103は点発光をなすため光軸上の光度が一番高い。そこで、真上に設けた円盤状の光拡散板112でもって分散、散乱させて光軸上の光度を低く抑制すると共に、光度の均一性を向上させる働きをさせている。
The disc-shaped
また、第1のプリズムシート122と第2のプリズムシート123はプリズム溝が平行に設けられた形状をなしており、第1のプリズムシート122と第2のプリズムシート123はお互いのプリズム溝が直交するように配置されている。
The
また、第1の拡散シート121及び第2の拡散シート124は導光板111の出射面から拡散された出射光の角度を絞って光学補償シート積層体120での中央輝度を効率的に向上させる働きをさせている。
Further, the
特許文献1によれば、このようなバックライト構造をとることにより輝度ムラや色度ムラの発生を減少させるとされている。 According to Patent Document 1, it is said that the occurrence of luminance unevenness and chromaticity unevenness is reduced by adopting such a backlight structure.
光拡散板や光拡散シートに関しては、従来からさまざまな構成のものが知られている。例えば、下記の特許文献2に示された拡散板は、プロピレン重合体中に光拡散剤を分散した構成をなしている。また、光拡散剤としては無機ガラス粒子,シリカ粒子,水酸化アルミニウム粒子,炭酸カルシウム粒子,硫酸バリウム粒子,酸化チタン粒子などの無機粒子、スチレン系重合粒子,アクリル系重合粒子,シロキサン系重合粒子などの有機粒子などが挙げられている。
With respect to the light diffusing plate and the light diffusing sheet, various configurations are conventionally known. For example, the diffusion plate shown in
また、下記の特許文献3に示された拡散板はプリズムレンズが複数並列された拡散板で、プリズムレンズの断面形状は直線が4本以上の斜辺と曲線からなる頂点とを左右対称に連結した形状をなす拡散板である。
Further, the diffusion plate shown in
特許文献3によれば、直下型のバックライト構造で、冷陰極管などの線状の光源の上部にプリズムレンズの拡散板を配設すると輝度の低下を防ぎ、かつランプムラを消すことかできるとされている。
According to
LEDは点発光に近いため、光軸上では輝度が非常に高く、光軸から遠ざかるに従って輝度が低下し、輝度分布の差が著しいなどの問題がある。
特許文献1に示されたバックライト構造は、導光板111の下面に設けた円盤状の光拡散板112でもってLEDの輝度分布の著しい差を和らげる働きをさせ、更に、第1の拡散シート121、及び第2の拡散シート124でもって全体的に輝度分布の均一性の向上と輝度の向上を図っているものである。
しかしながら、特許文献1の構造は、バックライトを構成する部品が多く、コスト的に見ると大変高いものになる。また、バックライト構造の厚みも厚いものとなり、薄型化を図るには限度を有する。
Since the LED is close to point emission, there is a problem that the luminance is very high on the optical axis, the luminance decreases as the distance from the optical axis increases, and the difference in luminance distribution is significant.
The backlight structure shown in Patent Document 1 works to alleviate a significant difference in the luminance distribution of LEDs with a disk-shaped
However, the structure of Patent Document 1 is very expensive in terms of cost because there are many parts that constitute the backlight. In addition, the backlight structure has a large thickness, and there is a limit to reducing the thickness.
次に、特許文献2に示された拡散板の構成は、光拡散粒子を樹脂の中に分散した構成をとる。拡散粒子を用いた構成は、樹脂や粒子に吸収される光、あるいはまた、拡散板の中での四方、八方への散乱を繰り返す中で減光する光などが現れて、光の利用効率が低下して輝度が低下するという問題が現れる。また、LEDのごとく輝度分布の差が著しい光源に対しては、輝度のムラを完全に消し去るのは難しい。
Next, the configuration of the diffusion plate disclosed in
また、特許文献3に示された拡散板の構成は、プリズムレンズの形成は金型から転写して形成することになるが、プリズムレンズの形状は金型の形状精度によって決まる。形状が複雑であるので精度良く金型の形状を成形するのは難しく、従って、精度の良いプリズムレンズの形状が得難い。
In the configuration of the diffusing plate disclosed in
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、安いコストで製作でき、明るく、そして、均一なる輝度分布が得られる拡散板を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a diffusion plate that can be manufactured at a low cost, can be bright, and has a uniform luminance distribution.
課題を解決するための手段として、本発明の光拡散板は、少なくとも一対の透明基板と透明な高分子材料、液晶材料、封止部材とからなり、対向した一対の透明基板内に封止部材を介して高分子材料と液晶材料を封止したことを特徴とするものである。 As means for solving the problems, the light diffusion plate of the present invention comprises at least a pair of transparent substrates, a transparent polymer material, a liquid crystal material, and a sealing member, and the sealing members are disposed in a pair of opposed transparent substrates. The polymer material and the liquid crystal material are sealed through the film.
また、本発明の光拡散板は、高分子材料は紫外線照射によって硬化していることを特徴とするものである。 The light diffusion plate of the present invention is characterized in that the polymer material is cured by ultraviolet irradiation.
高分子材料(モノマー)は紫外線照射によってモノマーが重合して3次元網目状のポリマーネットワークを形成する。そして、そのポリマーネットワークの中に液晶材料(例えば、ネマティック液晶材料など)を分散させると、液晶分子の長軸がランダムな方向に配向する。つまり、巨視的にみると不規則な方向に配向しているのと同じ状態になる。そのため、液晶分子の屈折率とポリマーネットワーク状の樹脂の屈折率とが異なってきて、光の散乱、即ち、光の拡散が発生する。 The polymer material (monomer) is polymerized by ultraviolet irradiation to form a three-dimensional network polymer network. When a liquid crystal material (for example, a nematic liquid crystal material) is dispersed in the polymer network, the major axes of the liquid crystal molecules are aligned in random directions. That is, when viewed macroscopically, it is in the same state as being oriented in an irregular direction. For this reason, the refractive index of the liquid crystal molecules and the refractive index of the polymer network resin differ, and light scattering, that is, light diffusion occurs.
対向した一対の透明基板内に封止部材を介して高分子材料(モノマー)と液晶材料を封止して紫外線照射を行うと、モノマーが重合して硬化状態になる。そして、対向した一対の透明基板と固定状態になって、形状が変形することのない平板状態の拡散板が得られる。
また、透明性の優れた高分子材料、及び液晶材料を用いることで光吸収を少なく抑えて光の利用効率を高めることができる。また、拡散性の優れた拡散板が得られる。
When a polymer material (monomer) and a liquid crystal material are sealed in a pair of opposed transparent substrates via a sealing member and irradiated with ultraviolet rays, the monomers are polymerized and become a cured state. And the diffusion plate of the flat plate state which becomes a fixed state with a pair of opposing transparent substrate, and a shape does not deform | transform is obtained.
In addition, by using a polymer material having excellent transparency and a liquid crystal material, light absorption can be suppressed to a low level and light utilization efficiency can be increased. In addition, a diffusion plate having excellent diffusibility can be obtained.
また、本発明の光拡散板は、液晶材料が屈折率差が0.15〜0.3の範囲にある液晶材料あることを特徴とするものである。 The light diffusing plate of the present invention is characterized in that the liquid crystal material is a liquid crystal material having a refractive index difference in the range of 0.15 to 0.3.
液晶材料は優れた散乱特性を持つ材料が好ましい。そのような液晶材料としてはネマティック液晶などが挙げられ、特に、異常光屈折率と常光屈折率の差が比較的大きく、屈折率差が0.15〜0.3の範囲のものが好ましい。このような屈折率差の液晶材料を用いると光の散乱特性が良く現れる。
また、このような液晶材料を用いることで、発光色の色選択吸収や選択反射も生じないので、光の減光を抑えて明るさを向上させる。
The liquid crystal material is preferably a material having excellent scattering characteristics. Examples of such a liquid crystal material include nematic liquid crystal, and those having a relatively large difference between the extraordinary refractive index and the ordinary refractive index and having a refractive index difference of 0.15 to 0.3 are preferable. When a liquid crystal material having such a difference in refractive index is used, light scattering characteristics appear well.
Further, by using such a liquid crystal material, neither color selective absorption nor selective reflection of the emission color occurs, so that light brightness is suppressed and brightness is improved.
また、本発明の光拡散板は、対向する一対の透明基板の隙間が10〜30μmであることを特徴とするものである。 Moreover, the light diffusing plate of the present invention is characterized in that a gap between a pair of opposed transparent substrates is 10 to 30 μm.
隙間が10μmより小さいと、散乱効果は小さくなって輝度分布の均一性が低下する。また、隙間を30μmより大きくしても散乱効果は余り伸びない。薄型化を考慮すると10〜30μmの範囲が好適である。 When the gap is smaller than 10 μm, the scattering effect is reduced and the uniformity of the luminance distribution is lowered. Further, even if the gap is made larger than 30 μm, the scattering effect does not extend much. In consideration of thinning, the range of 10 to 30 μm is preferable.
また、本発明の光拡散板は、部分的に光散乱度合いが異なる部位を有することを特徴とするものである。 Moreover, the light diffusing plate of the present invention is characterized in that it has a portion having a partially different degree of light scattering.
部分的に光散乱度合いが異なることによって、光拡散の調整が可能になる。例えば、LEDなる光源を用いた場合、LEDは点発光に近いので光軸上の所は輝度が高く、周辺は輝度が低い。
輝度の高い部分は散乱度合いを大きくし、輝度の低い部分は散乱度合いを小さくすることによって、全体的に輝度分布を均一にすることができる。
なお、本発明においては、散乱度合いが大きいとは、散乱が活発に行われる状態を表しており、散乱度合いが小さいとは、散乱が少ない状態を表している。以降、この定義の下で、散乱度合いが大きい、散乱度合いが小さいと表現する。
The light diffusion can be adjusted by partially varying the degree of light scattering. For example, when a light source that is an LED is used, since the LED is close to point emission, the luminance on the optical axis is high and the luminance is low on the periphery.
The brightness distribution can be made uniform as a whole by increasing the degree of scattering in the high luminance part and decreasing the degree of scattering in the low luminance part.
In the present invention, a high degree of scattering represents a state where scattering is actively performed, and a low degree of scattering represents a state where there is little scattering. Hereinafter, under this definition, it is expressed that the degree of scattering is large and the degree of scattering is small.
また、本発明の光拡散板は、光拡散板の上面または下面の少なくともいずれかに、透明基板の屈折率より小さい屈折率の透明な被覆膜を有することを特徴とするものである。 The light diffusing plate of the present invention is characterized in that a transparent coating film having a refractive index smaller than the refractive index of the transparent substrate is provided on at least one of the upper surface and the lower surface of the light diffusing plate.
このような構成をとることにより、反射防止効果が生まれ、光拡散板への入射光量を増やすことができる。また、キズ防止効果も得ることができる。 By adopting such a configuration, an antireflection effect is produced, and the amount of light incident on the light diffusion plate can be increased. In addition, a scratch prevention effect can be obtained.
また、本発明の光拡散板を用いたバックライト装置は、前記光拡散板を光源の光出射側に配置したことを特徴とするものである。 Moreover, the backlight device using the light diffusing plate of the present invention is characterized in that the light diffusing plate is arranged on the light emitting side of the light source.
この配置構造をとることにより、光源の出射光の輝度ムラを光拡散板によって制御することが可能になる。また、輝度を均一に抑制することができる。 By adopting this arrangement structure, it is possible to control the luminance unevenness of the light emitted from the light source by the light diffusing plate. Further, the luminance can be uniformly suppressed.
また、本発明の光拡散板を用いたバックライト装置は、光拡散板を液晶表示パネルの下面側偏光板に積層して前記偏光板と一体化したことを特徴とするものである。 The backlight device using the light diffusing plate of the present invention is characterized in that the light diffusing plate is laminated on the lower surface side polarizing plate of the liquid crystal display panel and integrated with the polarizing plate.
光拡散板を偏光板と一体化することで、液晶表示パネルにおける表示画像の視野角を広げることができる。また、バックライト装置を備えた液晶表示パネルの薄型化の効果も得られる。 By integrating the light diffusing plate with the polarizing plate, the viewing angle of the display image on the liquid crystal display panel can be widened. Further, an effect of thinning the liquid crystal display panel provided with the backlight device can be obtained.
本発明の光拡散板によれば、拡散性能が高められて明るく、そして、均一な輝度分布が得られる。また、安いコストでバックライト構造が得られる。 According to the light diffusing plate of the present invention, the diffusing performance is enhanced and a bright and uniform luminance distribution is obtained. Further, a backlight structure can be obtained at a low cost.
以下、本発明を実施するための形態について、図1、2を用いて説明する。なお、図1は本発明の実施形態に係る光拡散板の模式的に示した要部断面図とその働きを説明する模式的に示した説明図である。また、図2は図1に示す光拡散板における光の拡散状態を説明する模式的に示した説明図を示している。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a main part of a light diffusing plate according to an embodiment of the present invention and an explanatory diagram schematically showing its function. FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the light diffusion state in the light diffusion plate shown in FIG.
図1において、1は透明な上基板、2は透明な下基板で、対向した一対なる透明基板をなす。3は拡散層で、4は透明な高分子材料、5は液晶材料である。高分子材料4は紫外線照射によって3次元網目状のポリマーネットワーク(図示せず)を形成しており、その3次元網目の中に液晶材料5を分散させて拡散層3を構成している。つまり、拡散層3はポリマー分散型の構造をなしている。また、7は封止部材で、10は光拡散板である。また、Nは入射光、Pmは前方散乱出射光、Pnは後方散乱出射光を表している。
In FIG. 1, 1 is a transparent upper substrate, 2 is a transparent lower substrate, and it forms a pair of transparent substrates facing each other. 3 is a diffusion layer, 4 is a transparent polymer material, and 5 is a liquid crystal material. The polymer material 4 forms a three-dimensional network polymer network (not shown) by ultraviolet irradiation, and the liquid crystal material 5 is dispersed in the three-dimensional network to form the
図1に示す光拡散板10は、対向する上下基板1、2の所定の隙間の中に、拡散層3を構成するところの高分子材料4と液晶材料5を封止部材7でもって封止し、紫外線を照射して高分子材料を重合させ、3次元網目状のポリマーネットワークを形成した構成をなしている。つまり、ポリマー分散型の拡散板の構造をなしている。
The
本発明においては、高分子材料(モノマー)と液晶材料(例えば、ネマティック液晶材料など)の混合材料、つまり、PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)モードの液晶材料を用いている。紫外線照射によってモノマーが重合して3次元網目状のポリマーネットワークを形成し、そのポリマーネットワークの中に液晶材料が分散した状態になっている。
従って、図1に示すように、液晶材料5は、その液晶分子の長軸がランダムな方向に配向している。つまり、巨視的にみると、液晶分子が不規則な方向に配向しているのと同じ状態になっている。
このため、液晶分子の屈折率とポリマーネットワーク状の樹脂の屈折率とが異なってきて光の散乱が発生する。
In the present invention, a mixed material of a polymer material (monomer) and a liquid crystal material (for example, a nematic liquid crystal material), that is, a liquid crystal material in PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) mode is used. The monomers are polymerized by ultraviolet irradiation to form a three-dimensional network polymer network, and the liquid crystal material is dispersed in the polymer network.
Therefore, as shown in FIG. 1, the major axis of the liquid crystal molecules of the liquid crystal material 5 is aligned in a random direction. That is, when viewed macroscopically, the liquid crystal molecules are in the same state as aligned in an irregular direction.
For this reason, the refractive index of the liquid crystal molecules and the refractive index of the polymer network resin are different, and light scattering occurs.
ここで、高分子材料(モノマー)4は、透明なポリマーが用いられるが、ポリマーとしては、紫外線硬化性アクリル樹脂が挙げられ、特に紫外線照射によって重合硬化するアクリルモノマー、アクリルオリゴマーを含有するのが好ましい。
中でも、フッ素基を有する光硬化性アクリル樹脂は散乱特性が良好な光変調層を作製でき、経時変化も生じ難く好ましい。この様な材料としては2−エチルヘキシルアクリレート,2−ヒドロキシエチルアクリレート,ネオペンチルグリコールドアクリレート,ヘキサンシジオールジアクリレート,ジエチレングリコールジアクリレート,ポリエチレングリコールジアクリレート,トリプロピレングリコールジアクリレートなどがある。
Here, a transparent polymer is used as the polymer material (monomer) 4, and examples of the polymer include an ultraviolet curable acrylic resin, and in particular, an acrylic monomer and an acrylic oligomer that are polymerized and cured by ultraviolet irradiation. preferable.
Among these, a photocurable acrylic resin having a fluorine group is preferable because it can produce a light modulation layer with good scattering characteristics and hardly changes with time. Such materials include 2-ethylhexyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, neopentyl glycolide acrylate, hexanecidiol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, and tripropylene glycol diacrylate.
次に、液晶材料5はネマティック液晶,スメクティック液晶,コレステリック液晶が好ましく、単一もしくは2種類以上の液晶性化合物の物質を含んだ混合物でも良い。
また、ネマティック液晶としては、異常光屈折率と常光屈折率の差の比較的大きいシアノビフェニール系のネマティック液晶、または、経時変化に安定なフッ素系、クロル系のネマティック液晶が好ましく、中でもクロル系のネマティック液晶が散乱特性も良く、経時変化も生じ難く最も好ましい。
Next, the liquid crystal material 5 is preferably a nematic liquid crystal, a smectic liquid crystal, or a cholesteric liquid crystal, and may be a single or a mixture containing two or more kinds of liquid crystalline compounds.
As the nematic liquid crystal, a cyanobiphenyl nematic liquid crystal having a relatively large difference between the extraordinary refractive index and the ordinary light refractive index, or a fluorine-based or chloro-based nematic liquid crystal that is stable over time is preferable. A nematic liquid crystal is most preferable because it has good scattering characteristics and hardly changes with time.
液晶材料5の常光屈折率が1.49〜1.54で、異常光屈折率と常光屈折率との屈折率差が0.15〜0.30の範囲の液晶材料を用いるのが好ましい。この屈折率差の範囲より小さくても、また、大きくても散乱効果が得られなくなる。
その中で、常光屈折率が1.50〜1.53、且つ、屈折率差が0.2以上0.30以下のクロル系のネマティック液晶が好適なものとして挙げることができる。
The liquid crystal material 5 preferably has a normal light refractive index of 1.49 to 1.54 and a difference in refractive index between the extraordinary light refractive index and the ordinary light refractive index of 0.15 to 0.30. Even if the refractive index difference is smaller or larger than this range, the scattering effect cannot be obtained.
Among them, a chloro nematic liquid crystal having a normal light refractive index of 1.50 to 1.53 and a refractive index difference of 0.2 to 0.30 can be mentioned as a preferable example.
拡散層3における液晶材料5の配合割合は、一般には、30〜90重量%程度で、30%より少なく、また、90%より多くなると高分子材料と液晶材料の各材料の体積差が取れなくなり散乱特性が低下する。
The mixing ratio of the liquid crystal material 5 in the
紫外線の照射は混合材料(高分子材料と液晶材料の混合材料)を一対の基板に封入後に行う。
紫外線照射は水銀ランプを用い、温度は通常40°C前後の温度で、強度は20〜80mW/cm2、時間は30〜120秒の範囲の中で散乱特性などを考慮して適宜に設定するのが良い。
Irradiation with ultraviolet rays is performed after a mixed material (a mixed material of a polymer material and a liquid crystal material) is sealed in a pair of substrates.
For the ultraviolet irradiation, a mercury lamp is used, and the temperature is usually set to about 40 ° C., the intensity is set to 20 to 80 mW / cm 2 , and the time is set appropriately in consideration of the scattering characteristics in the range of 30 to 120 seconds. Is good.
一対の上下基板1、2は透明なガラスや透明な樹脂フィルムなどが用いられる。ガラスとしてはソーダガラスや石英ガラス,ホウケイ酸ガラス,普通板ガラスなどのものが利用される。ガラスの板厚は特に限定するものではないが、薄いもので200μm前後のものを使用することも可能である。
また、樹脂フィルムを用いる場合は、耐湿性や耐衝撃性、耐薬品性などに優れた樹脂フィルムが用いられる。このようなものとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂,ポリカーボネイト樹脂,ポリイミド樹脂,ポリスチレン樹脂,ポリエチレン樹脂などの樹脂フィルムが挙げられる。フィルムの厚みは特に限定するものではないが、100μm以上のものが使用可能である。
The pair of upper and
Moreover, when using a resin film, the resin film excellent in moisture resistance, impact resistance, chemical resistance, etc. is used. As such a thing, resin films, such as a polyethylene terephthalate (PET) resin, a polycarbonate resin, a polyimide resin, a polystyrene resin, a polyethylene resin, are mentioned, for example. The thickness of the film is not particularly limited, but a film having a thickness of 100 μm or more can be used.
封止部材7はエポキシ樹脂やアクリル樹脂などの熱硬化性樹脂、または紫外線硬化性樹脂などで形成する。なお、図示はしていないが、所定の厚みに形成するためにスペーサボールなどのスペーサを分散したものを用いる。上基板1または下基板2のいずれか一方に、一部分に開口部を設けた状態で印刷方法などの方法で封止部材を形成し、上下基板1、2を所定の隙間を設けて貼合わせ、焼成方法や紫外線照射方法などで封止部材を硬化させる。
そして、上下基板1、2の隙間の中に、一部分の開口部から、高分子材料4と液晶材料5の混合材料を注入し、注入後に開口部を紫外線硬化樹脂で塞ぐことによって、上下基板1、2の間に高分子材料4と液晶材料5が封止される。
The sealing
Then, the mixed material of the polymer material 4 and the liquid crystal material 5 is injected into the gap between the upper and
ここで、上下基板1、2の隙間は10〜30μmの範囲にするのが好ましい。隙間が10μmより小さいと、光の散乱度合いが小さくなって拡散性が低下する。また、隙間を30μmより大きくすると散乱度が飽和してしまい、拡散効果は伸びない。また、厚くなると加工性の問題が生まれる。例えば、上下基板1、2を樹脂フィルムで形成した場合などは切断加工性が悪くなる。また、厚くなると液晶材料と高分子材料の使用量が多くなってコストアップをきたすなどの問題も生じる。
隙間を10〜30μmの範囲に設定することで、薄型化にも寄与できるものである。
Here, the gap between the upper and
By setting the gap in the range of 10 to 30 μm, it is possible to contribute to thinning.
次に、上記の構成をなす光拡散板10に矢印で示した入射光Nが入射すると、拡散層3で散乱が生じ、図中での上部側(前方側)に前方散乱出射光Pmが分散して出射する。また、同時に、入射光Nの入射側(後方側)にも後方散乱出射光Pnも現れる。
上記構成のポリマー分散型の拡散板における光分散特性は図2に示すような特性を有する。図2は拡散板のある部位Oに、垂直光及び垂直に近い入射光が拡散板内で拡散し、その拡散による光度の分布状態を模式的に示したもので、Qは光度の分布カーブである。90°は部位Oにおける垂直方向を示している。また、分布カーブQにおいて、Aは部位Oより左側での輝度の最大点、Cは右側での輝度の最大点、Bは90°線上での輝度を表している。
図2から分かるように、部位Oから左右に、大きく2つの方向に指向性を持つような形で分散する。そして、ちょうどラクダのこぶを示すような状態の光度の分布を示す。
Next, when the incident light N indicated by an arrow enters the
The light dispersion characteristics of the polymer dispersion type diffusion plate having the above-described structure are as shown in FIG. FIG. 2 schematically shows a distribution state of luminous intensity due to the diffusion of vertical light and near-normal incident light in the diffuser plate at a portion O where the diffuser plate is present, and Q is a luminous intensity distribution curve. is there. 90 ° indicates the vertical direction in the region O. In the distribution curve Q, A represents the maximum luminance point on the left side of the region O, C represents the maximum luminance point on the right side, and B represents the luminance on the 90 ° line.
As can be seen from FIG. 2, the light is dispersed in such a manner that it has directivity in two directions from the portion O to the left and right. And it shows the distribution of luminous intensity just like a camel hump.
ポリマー分散型の拡散板においては、紫外線の照射条件などの調整によって散乱度合いを変えることができる。例えば、紫外線の照射強度を大きくすると光の散乱度合いは大きくなり、強度を小さくすると光の散乱度合いは小さくなる。
このことを輝度の分布カーブQで説明すると、光の散乱度合いが大きくなるとB点の値が低くなり、AC間の距離が大きくなる。つまり、部位Oでの光度は下がり、2つの最大点B、C間の距離が広がり、拡散の範囲が広がるようになる。
一方、光の散乱度合いが小さくなるとB点の値が高くなり、AC間の距離は小さくなる。つまり、部位Oでの光度が上がり、2つの最大点B、C間の距離が狭くなり、拡散の範囲が狭くなるようになる。
In the polymer dispersion type diffusion plate, the degree of scattering can be changed by adjusting the irradiation condition of ultraviolet rays. For example, when the irradiation intensity of ultraviolet rays is increased, the degree of light scattering increases, and when the intensity is decreased, the degree of light scattering decreases.
This will be explained using the luminance distribution curve Q. When the degree of light scattering increases, the value of point B decreases and the distance between ACs increases. That is, the luminous intensity at the part O decreases, the distance between the two maximum points B and C increases, and the range of diffusion increases.
On the other hand, as the degree of light scattering decreases, the value at point B increases and the distance between ACs decreases. That is, the luminous intensity at the part O is increased, the distance between the two maximum points B and C is narrowed, and the diffusion range is narrowed.
このように、光源の指向特性や光度特性などを考慮して適宜な照射条件を設定することにより、散乱度合いが均一になるように調整することができる。これは、輝度を均一にできる効果を得る。 As described above, by setting appropriate irradiation conditions in consideration of the directivity characteristics and luminous intensity characteristics of the light source, the degree of scattering can be adjusted to be uniform. This has the effect of making the brightness uniform.
また、図1に示す光拡散板10は、紫外線照射は全体に同一強度にて行ったものであるが、光源の指向特性や光度特性を考慮して、光度の高い部分は照射強度を大きくして散乱度合いを大きくし、光度の低い部分は照射強度を小さくして散乱度合いを小さくするようにすれば、全体的に光度が均一に抑えられるようになる。つまり、輝度が均一に抑えられるようになる。
In the
また、透明な高分子材料と液晶材料を用いていることから、光吸収も少なく、発光色の色選択吸収や選択反射も生じないので、光の減衰や減光を抑えることができる。
このことは、拡散板からの出射光量を増やすことになって明るさが増す効果を得る。
Further, since a transparent polymer material and a liquid crystal material are used, light absorption is small, and color selective absorption and selective reflection of light emission color do not occur, so that attenuation and dimming of light can be suppressed.
This has the effect of increasing brightness by increasing the amount of light emitted from the diffusion plate.
また、図1に示す光拡散板10の光入射側の外面に、上下基板1、2の光屈折率より小さい屈折率の被覆膜を設けることによって、拡散板10からの光反射を少なくし、拡散板10への入射光を増やすことができる。これは、拡散板10からの拡散した出射光量を増やすことになって、輝度を高める効果を生む。
また、被覆膜を有することで、拡散板10のキズ発生防止などの働きもなす。
Further, by providing a coating film having a refractive index smaller than the refractive index of the upper and
Moreover, by having a coating film, it also serves to prevent the
以下、実施例を挙げるなかで、本発明の更なる詳細を説明する。 Hereinafter, further details of the present invention will be described in the following examples.
実施例1に係る光拡散板、及びその光拡散板を用いたバックライト装置について、図3、4を用いて説明する。図3は実施例1に係る液晶表示パネルに備えたバックライト装置の模式的に示した側面図で、図4は図3における光拡散板の模式的に示した要部断面図を示している。なお、前述の実施形態における構成部品と同一仕様をなす構成部品は同一符号を付与し、その詳細説明は必要限度に留めることにする。 A light diffusing plate according to the first embodiment and a backlight device using the light diffusing plate will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a side view schematically showing the backlight device provided in the liquid crystal display panel according to the first embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the main part of the light diffusion plate in FIG. . Note that components having the same specifications as the components in the above-described embodiment are given the same reference numerals, and the detailed description thereof is limited to the necessary limit.
最初に、図3に示した符号について、図の下方から順次説明する。21は光源の取付基板で、22は光源である。実施例1においては、光源22はLEDを用いており、取付基板21はFPCを用いている。FPCなる取付基板21上に複数個のLEDなる光源22が等間隔に整列して取付けられている。LEDなる光源22からは、矢印で示した如く、上方に向かって発光した光が出射する。
First, the reference numerals shown in FIG. 3 will be sequentially described from the bottom of the figure. 21 is a light source mounting substrate, and 22 is a light source. In the first embodiment, the
25a、25bは共にプリズムシートである。このプリズムシートは断面が三角形の溝が並列して設けられて、プリズムレンズをなすシートである。プリズムシート25a、25bのレンズ形状は同一形状、同一大きさをなしているもので、プリズムシート25a、25bは溝が直交する状態で積層されている。
直交する状態にプリズムシート25a、25bを重ね合わせることによって、LEDなる光源22からの入射光は垂直光に近い状態で光拡散板に入射するようになる。
By superimposing the
10は前述の実施形態で説明した光拡散板である。また、11は被覆膜である。実施例1においては、光拡散板10の下面に被覆膜11を設けている。被覆膜11は反射防止目的で設けているもので、光拡散板10への入射光量を増やす働きをなす。
ここで、プリズムシート25a、25bからの垂直光に近い状態の出射光で、これは光拡散板10への入射光でもあるが、矢印で示したPaなる出射光はLEDなる光源22の真上に位置する部位の出射光を指しており、LEDは点発光をなすことから光軸上の光度は高い。そこで、図中においては、Paは長目の矢印線で表示している。
また、矢印で示したPbなる出射光は隣り合うLEDの中間に位置する部位の出射光を指しており、この部位の出射光Pbは両隣りのLEDから距離的に離れているのでその光度は低い。そこで、図中においては、短目の矢印線で表示している。
Here, the emitted light in a state close to the vertical light from the
Also, the emitted light Pb indicated by the arrow points to the emitted light of the part located in the middle of the adjacent LEDs, and the emitted light Pb of this part is separated from the adjacent LEDs by distance, so the luminous intensity is Low. Therefore, in the figure, it is indicated by a short arrow line.
次に、30は液晶表示パネルである。また、31は上透明基板、32は下透明基板、37は封止部材、38は上偏光板、39は下偏光板である。
液晶表示パネル30は、下面に透明電極と配向膜を形成した上透明基板31と、上面に透明電極と配向膜を形成した下透明基板32を対向して一定の隙間を設けて配置し、その隙間の中に液晶材料を封止部材37を介して封止した構成をなす。また、場合によっては、上下基板31、32内にはカラーフィルターなども設けている。
また、上透明基板31の上面に上偏光板38、下透明基板32の下面に下偏光板39を設けた構成をなす。
Next, 30 is a liquid crystal display panel. Further, 31 is an upper transparent substrate, 32 is a lower transparent substrate, 37 is a sealing member, 38 is an upper polarizing plate, and 39 is a lower polarizing plate.
In the liquid
Further, the upper
本発明のバックライト装置は、FPCなる取付基板21、LEDなる光源22、プリズムシート25a、25b、被覆膜11を設けた光拡散板10が主要構成部品となって構成している。
また、このバックライト装置は、液晶表示パネル30の真下に光源22を配設した直下型のバックライト装置をなしている。
なお、このバックライト装置は、図示していないが、筐体に収納されて保持される。
In the backlight device of the present invention, a
Further, this backlight device is a direct type backlight device in which a
Although not shown, this backlight device is housed and held in a housing.
実施例1の光拡散板10は、部品構成としては前述の実施形態での光拡散板と同じ構成をなすが、紫外線照射強度に強弱をつけており、部分的に散乱度合いの大きい部分と、小さい部分を設けている。
図4はその状態を模式的に示したものである。図4において、3は拡散層で、3aは散乱度合いの大きい層、3bは散乱度合いの小さい層を表していて、拡散層3は散乱度合いの大きい層3aと散乱度合いの小さい層3bが交互に並んでいる。
The
FIG. 4 schematically shows this state. In FIG. 4, 3 is a diffusion layer, 3a is a layer with a high degree of scattering, 3b is a layer with a low degree of scattering, and the
散乱度合いの大きい層3aは、前述の実施形態で説明したことではあるが、紫外線の照射強度を大きくすることによって得られ、散乱度合いの小さい層3bは紫外線の照射強度を小さくすることによって得ることができる。
また、照射強度を大きくする、あるいはまた、小さくする調整は、部分的に紫外線の吸収量が異なる紫外線吸収マスクを用いることによって調整を行うことができる。
例えば、紫外線吸収剤が含まれない部分と紫外線吸収剤が分散して含まれるマスクを作製し、そのマスクを光拡散板10上に載置して紫外線照射を行うと、紫外線吸収剤が含まれない部分は紫外線の照射強度は大きくなり、紫外線吸収剤が分散している部分は紫外線が吸収されるので照射強度は小さくなる。
このように、紫外線吸収マスクを用いると照射強度を何段階にも調整することが可能になる。また、連続的な照射強度の調整も可能になる。
The
Further, the adjustment for increasing or decreasing the irradiation intensity can be performed by using an ultraviolet absorption mask that partially differs in the amount of absorbed ultraviolet rays.
For example, if a portion containing no UV absorber and a mask containing UV absorber dispersed therein are prepared, and the mask is placed on the
As described above, when the ultraviolet absorption mask is used, the irradiation intensity can be adjusted in any number of steps. In addition, continuous irradiation intensity adjustment is possible.
図4において、散乱度合いの大きい層3aは長目の矢印線Paの領域部分に形成し、散乱度合いの小さい層3bは短目の矢印線Pbの領域に形成している。
光源22のLEDは点発光であるので光軸上の光度は高い。つまり、LEDの真上に位置する部分は光度が高いので散乱度合いを大きくする必要がある。そこで、LEDの真上に位置する領域部分(長目の矢印線Paの領域部分)には散乱度合いの大きい層3aを設けている。
一方、両隣りのLEDの中間に位置する領域部位(短目の矢印線Pbの領域部分)は光度が低い。そこで、この領域部位に散乱度合いの小さい層3bを設けて、散乱度合いを低目に抑え、光度が余り下がらないようにしている。
In FIG. 4, the
Since the LED of the
On the other hand, the region part (region part of the short arrow line Pb) located in the middle of both adjacent LEDs has a low luminous intensity. Therefore, a
光拡散板10の構造を、上記のように散乱度合いの大きい層3aと散乱度合いの小さい層3bを設けた構造にすることにより、全体的に光拡散を均一にすることができ、輝度の均一化を図ることができる。
By making the structure of the
実施例1においては、光拡散板10は光の入射側に被覆膜11を設けている。この被覆膜11は反射防止目的で設けていて、下方側からの入射光をより多く光拡散板10に入射するようにしている。
この被覆膜11は光拡散板10の下基板2の屈折率より小さい屈折率の材料で形成する。例えば、下基板2にガラス(屈折率:1.52)やPETフィルム(屈折率:1.64)などを用いた場合は、それよりも屈折率の低いアクリル樹脂やシリコーン樹脂などが被覆膜の材料として挙げることができる。また、その他に、市販されているさまざまな反射防止コーティング材が挙げられる。例えば、積水化学工業製の1.3〜1.7のシロキサン骨格樹脂、日産化学工業製の多層反射防止コート材などがある。
また、この被覆膜11は反射防止の他に、光拡散板10をキズなどの損傷から保護する働きもなす。
In the first embodiment, the
The
In addition to preventing reflection, the
また、実施例1においては、光拡散板10は液晶表示パネル30の下偏光板39に接着して下偏光板39と一体化した状態の構造をとっている。
光拡散板10によって分散した光は下偏光板39を透過して液晶表示パネル30の表示画像を照明する。表示画像を分散光によって照明することにより、画像の視野角を広くできる効果を得る。また、表示画像に鮮明さが現れてくる。
In the first embodiment, the
The light dispersed by the
また、実施例1においては、光拡散板10をプリズムシート25a、25bの上部に配置した構造をとる。
ポリマー分散型の光拡散板10においては、光の散乱特性を高めるために垂直光に近い状態の光を拡散板全体に入射させるのが望ましい。図3に示す如く、プリズムシート25a、25bの上部に光拡散板10を配設することで、光拡散板10の散乱特性を十分に高める効果を生む。
In the first embodiment, the
In the polymer-dispersed
なお、図3においては、プリズムシート25a、25bと光拡散板10との間に隙間を設けて離間した状態で描いてあるが、必ずしも大きな隙間を設ける必要はなく、単に、プリズムシート25a、25bと光拡散板10を積層した状態であっても構わないものである。
In FIG. 3, although the gap between the
以上の構成をとることにより、一つの拡散板で明るく、そして、均一な輝度の下でのバックライト照明を得ることができる。従来技術での構造と比較すると、構成部品の数が少なくてすみ、安いコストでバックライト構造を形成することができる。
また、拡散板自体も僅かな構成部品で、しかも、形成方法も容易であることから安いコストで拡散板を形成することができる。
By adopting the above configuration, it is possible to obtain backlight illumination that is bright with a single diffuser plate and under uniform luminance. Compared with the structure of the prior art, the number of components is reduced, and the backlight structure can be formed at a low cost.
Also, the diffusion plate itself is a few components, and since the forming method is easy, the diffusion plate can be formed at a low cost.
次に、実施例2に係るバックライト装置について図5を用いて説明する。図5は実施例2に係る液晶表示パネルに備えたバックライト装置の模式的に示した側面図を示している。なお、前述の実施例1の構成と同じ仕様をなす構成部品は同一符号を付してある。 Next, a backlight device according to Example 2 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a side view schematically showing a backlight device provided in the liquid crystal display panel according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component which makes the same specification as the structure of above-mentioned Example 1. FIG.
実施例2のバックライト装置の特徴は、導光板を用いたバックライト構造をなしている。また、液晶表示パネルの下偏光板を液晶表示パネルから分離して、光拡散板上に一体的に設けた構造にしたことである。 A feature of the backlight device of the second embodiment is a backlight structure using a light guide plate. In addition, the lower polarizing plate of the liquid crystal display panel is separated from the liquid crystal display panel and is integrally provided on the light diffusion plate.
具体的には、図5において、41は導光板で、FPCなる取付基板21に設けたLEDなる光源22を導光板41の側面に配置している。
導光板41はアクリル樹脂などからなり、板状の形状をなしており、下面は傾斜面をなしている。また、図示はしていないが、下面側に反射手段や拡散手段が設けた構成をなしている。
そして、光源22から入射した光は、導光板内で反射、及び拡散が行われて導光板41の上面側に出射するようになっている。
Specifically, in FIG. 5,
The
The light incident from the
導光板41の上面側にはプリズムシート25a、25bが積層して設けられ、そのプリズムシート25a、25bの上部に被覆膜11と下偏光板39を一体的に設けた光拡散板10を配置している。
プリズムシート25a、25b、及び被覆膜11、光拡散板10、下偏光板39は、構成的には前述の実施例1の構成のものと同じであるが、光拡散板10の拡散層は、全面に同一条件の下で紫外線照射を行って形成したものである。従って、拡散層での光散乱度合いに大きい層、小さい層はなく、拡散層の散乱度合いは全て均一な状態をなしている。
On the upper surface side of the
The
実施例2においては、液晶表示パネル30を構成する下偏光板39は液晶表示パネル30の下透明基板32とは分離して、光拡散板10の上面に接着剤を介して光拡散板10と一体的に設けている。
従って、液晶表示パネル30の下透明基板32と光拡散板10の上面に設けた下偏光板39との間に隙間を設けている。
In the second embodiment, the lower
Therefore, a gap is provided between the lower
下透明基板32と下偏光板39とに隙間を設けることで、光拡散板10によって拡散した光はこの隙間を通過する中でその拡散範囲は更に広げられ、そして、液晶表示パネル30に入射する。このため、液晶表示パネル30の表示画像の視野角は更に広げられるようになる。また、表示画像も鮮明に視認されるようになる。
なお、この隙間の隙間量は大きいほど視野角は広くなるが、全体的な厚みに影響を及ぼすので許容の範囲で適宜に設定するのが好ましい。
By providing a gap between the lower
Note that the larger the gap amount, the wider the viewing angle. However, since it affects the overall thickness, it is preferably set appropriately within an allowable range.
なお、図5において、導光板41とプリズムシート25a、25bとの間、並びに、プリズムシート25a、25bと光拡散板10との間に隙間を設けて離間した状態で描いてあるが、必ずしも大きな隙間を設ける必要もなく、単に、導光板41、プリズムシート25a、25b、光拡散板10を積層した状態であっても構わない。
In FIG. 5, a gap is provided between the
また、導光板41は下面が傾斜面をなした導光板で構成したが、特に形状にこだわるものではなく、他の形状の導光板を用いても何ら支障はないものである。
The
また、導光板41からの出射光に著しい輝度ムラが生じるような場合は、更に、導光板41とプリズムシート25a、25bの間にもう1個の光拡散板を設けることも可能である。
そして、その光拡散板は、導光板からの出射光の輝度分布に応じて散乱度合いが調整できる拡散板で、散乱度合いの大きい層と散乱度合いの小さい層を輝度分布に対応して設けた拡散板であるのが良い。
このように、散乱度合いが調整できる拡散板を導光板41とプリズムシート25a、25bの間に設けることによって、輝度ムラが抑えられた、そして、均一な光量をプリズムシート25a、25bに入射させることができる。
In addition, in the case where significant luminance unevenness occurs in the light emitted from the
The light diffusing plate is a diffusing plate whose scattering degree can be adjusted according to the luminance distribution of the light emitted from the light guide plate. A diffusion layer in which a layer having a high degree of scattering and a layer having a low degree of scattering are provided corresponding to the luminance distribution. It should be a board.
In this way, by providing a diffusion plate capable of adjusting the degree of scattering between the
1 上基板
2 下基板
3 拡散層
4 高分子材料
5 液晶材料
7 封止部材
10 光拡散板
11 被覆膜
21 取付基板
22 光源
25a、25b プリズムシート
30 液晶表示パネル
31 上透明基板
32 下透明基板
37 封止部材
38 上偏光板
39 下偏光板
41 導光板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
光源の光出射側に前記光拡散板を配置したことを特徴とするバックライト装置。 A backlight device using the light diffusing plate according to any one of claims 1 to 6,
A backlight device, wherein the light diffusing plate is disposed on a light emitting side of a light source.
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---|---|---|---|
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ID=43564753
Family Applications (1)
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- 2009-06-25 JP JP2009151128A patent/JP2011008005A/en active Pending
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